Цельнометаллические дирижабли

Мысль применения металла для оболочек аэростатов – управляемых и неуправляемых – появилась весьма в далеком прошлом: предложение строить воздушный шар из металла было внесено уже в 1784 г., т. е. всего через год по окончании первых опытов братьев Монгольфье во Франции, первый аэростат которых поднялся в 1783 г. Кроме того еще задолго до этого, в 1670 г., Франческо Лана (Италия) выступил с проектом воздушного корабля, в котором подъемная сила получалась так: из громадных шаров, сделанных из узкой бронзы, выкачивается воздушное пространство; именно поэтому латунь делается легче окружающего атмосферного воздуха, и шары покупают подъемную силу. Соединив пара таких шаров в одну совокупность и подвесив к ним гондолу с пассажирами, возможно выполнять воздушные путешествия. Попытки Лапа, очевидно, ни к чему не привели, поскольку шары, не имевшие каркаса, срочно сплющивались, когда из них удаляли воздушное пространство.
* * *

Первый дирижабль в мире поднялся в 1852 г. во Франции. Это был дирижабль А. Жиффара мягкой совокупности количеством 2500 кубических метров с паровой машиной в 3,5 лошадиных сил. Ключевую роль в данной конструкции игрались материал для оболочки и дерево. Роль металла в дирижаблестроении существенно увеличилась с возникновением в 1900 г. первых дирижаблей твёрдой совокупности графа Ф. Цеппелина, что строил из металла (сперва алюминия, потом дюралюминия) целый остов дирижабля.

Изнутри он вводил в него последовательность отдельных баллонов с газом, а снаружи обтягивал относительно легкой материей для придания всей совокупности большей удобообтекаемости. Благодаря применению для того чтобы каркаса стало вероятно существенно расширить как размеры, другие показатели и гак дирижаблей данной совокупности. На данный момент уже закончен и не так долго осталось ждать отправляется в первоначальный полет германский дирижабль LZ-129 количеством 200 тыс. кубических метров.

Неспециализированный вес его будет достигать 200 тысячь киллограм. Дирижаблями твёрдой совокупности с железным каркасом достигнута дальность полета без спуска более чем 11500 километров при высоте полета в 7600 метров. Но предстоящая «металлизация» дирижаблей была такой затруднительной с технической стороны (как конструкция, так и производственные процессы), что попытки строить дирижабли с железной оболочкой делались все реже и реже.

неспециализированная сборка новейшего германского дирижабля LZ 129. В строительных работах употреблялись простые пожарные лестницы

твёрдый дирижабль «Граф Цеппелин»

Первый из таких дирижаблей выстроен был австрийским лесничим Шварцем сперва в 1893/94 г. в Российской Федерации (в Санкт-Петербурге), а после этого в 1895–1897 г. в Берлине (Германия). Данный дирижабль был выстроен всецело из алюминия. Его количество был около 3700 кубических метров при длине 47,5 метров и диаметре 14 метров.

Сечение корпуса было круглое; передний финиш воображал вид конуса. Пропеллеров было два, и они были установлены по бокам на корпусе дирижабля на кронштейнах. От моторов к ним вела ременная передача.

первый в мире цельнометаллический дирижабль Шварца (1896-97 г.г.)

силовая схема и Форма дирижабля Шварца в значительной мере послужили исходным материалом для проектирования дирижабля графа Цеппелина, что лично находился при его полете. Но принцип железной оболочки был по окончании неудач Шварца покинут и к нему не возвращались в течение 30 лет впредь до появления дирижабля американского конструктора инженера Р. Эпсона (1929 г.).

* * *

Матерчатые оболочки дирижаблей владеют если сравнивать с железными целым рядом значительных недочётов: они газопроницаемы, намного менее прочны и недолговечны, подвержены сгоранию, кое-какие из них весьма дороги. Очень, к примеру, дорога бодрюшировапная балонная ткань цеппелиновских дирижаблей. Для нее требуется сырье, дефицитное кроме того в мирное время.

Но не смотря на то, что железная оболочка, как видим, значительно более эргономична, продолжительное время не получалось отыскать для нее удовлетворительные конструктивные формы. В это же время лишь при железных оболочках возможно без риска взять в дирижаблях значительную добавочную подъемную силу при помощи подогрева газа, поскольку на железную оболочку таковой подогрев не оказывает вредного действия, в то время как при матерчатых баллонах возможно подогревать газ лишь в очень малых пределах.

Первым, кто дал обстоятельное теоретическое обоснование цельнометаллической оболочки с изменяемым количеством, был превосходный русский ученый-изобретатель и самоучка Константин Эдуардович Циолковский. Уже в 1892 г. он напечатал первый выпуск собственной работы – «Аэростат железный управляемый», а в 1912 г., в ходе предстоящей разработки конструкции собственного дирижабля, внес предложение делать ее волнистой (гофрированной).

Но при царском правительстве в Российской Федерации дирижаблестроение было в совсем закинутом состоянии. Исходя из этого идеи К. Э. Циолковского до Октябрьской революции оставались без осуществления. И лишь при СССР данный выдающийся ученый взял возможность реально взяться за работу в данной области. Это стало вероятно только тогда, в то время, когда окрепла отечественная личная материальная база.

К этому времени и сами требования к дирижаблям, как к замечательным воздушным судам, неизмеримо возросли. Это дополнительно потребовало огромной подготовительной работы, в основном, по линии технологического процесса изготовления оболочки. Тем временем американский конструктор Эпсон закончил собственную работу над цельнометаллическим дирижаблем.

Первая его модель взяла следующее конструктивное оформление.

В железной оболочки количеством 5720 кубических метров имеется легкий каркас из 12 поперечных продольных стрингеров и 24 кольцевых шпангоутов. На этом каркасе заклепками укреплена железная оболочка корпуса из альклэда. Альклэд – алюминиевый сплав типа дюраля, на что для защиты от коррозии нанесен с обеих сторон узкий слой чистого алюминия. Эта оболочка складывается из множества отдельных страниц альклэда, склепанных между собой при помощи узких дюралевых заклепок.

Трехрядный шов заклепок наносится при помощи особой автомобили. Под корпусом корабля подвешена гондола, в которой расположена командирская рубка, пассажирское помещение, радиорубка, а по бокам ее снаружи укреплены на кронштейнах два звездообразных мотора Райт по 220 лошадиных сил. В местах подвески гондолы в корпуса имеется тросовая подвеска к шпангоутам.

В корпуса корабля помещены два матерчатых баллонета с воздухом для регулирования давления в оболочки. Давление это значительно изменяется в зависимости от разных факторов – нагревания оболочки солнцем либо охлаждения ее холодным течением воздуха, подъема дирижабля в более высокие и, следовательно, разреженные слои воздуха и т. д. Для получения давления в этих баллонетах на протяжении полета дирижабля имеется два особых улавливателя, каковые улавливают в собственные раструбы встречный поток воздуха и нагнетают его в баллонеты. На протяжении же остановки корабля для данной цели пользуются вентилятором с ручным приводом.

дирижабль с гефрированнои цельнометаллической оболочкой американский конструкции Слейта

неспециализированная схема устройства американского дирижабля с цельнометаллической оболочкой ZMC 2

дирижабль ZMC 2 на протяжении сборки в эллинге.

дирижабль ZMC 2 на протяжении окончательной сборки

гондола дирижабля ZMC 2 с двумя моторами Райт по 220 л. с.

Долгое и всестороннее опробование этого дирижабля в полете продемонстрировало, что утечка газа в нем очень мала и по окончании 500 часов его эксплуатации средняя ежедневная убыль в подъемной силе составляют 1,3 килограмма, причем добрая половина данной утечки идет за счет неплотности воздушных баллонетов. Яйцеобразная форма дирижабля замечательно себя оправдала: дирижабль продемонстрировал хорошую устойчивость. Большая его скорость достигла 106, а крейсерская – 90 км/час.

Все эти полезные результаты, полученные в ходе умелой эксплуатации первого дирижабля с цельнометаллической оболочкой, продемонстрировали полную практическую осуществимость аналогичной конструкции и были положены в базу .проектирования замечательных, дирижаблей этого типа. Но назвать данный дирижабль цельнометаллическим все же запрещено, поскольку значительная подробность его конструкции – два баллонета количеством 1430 метров, т. е. 25% всего количества, изготовлена из хлопчатобумажной прорезиненной ткани.

* * *

В Соединенных Штатах был выстроен второй дирижабль с цельнометаллической оболочкой конструкции Слейта количеством 9250 кубических метров. Данный дирижабль имел очень необычную конструкцию. Его оболочка была не ровная, а гофрированная, как давно предлагал К. Э. Циолковский.

Это разрешило отказаться от продольных стрингеров внутреннего каркаса, кольцевые же шпангоуты сохранены и установлены значительно более довольно часто, чем в дирижабле Эпсона.

Для регулирования давления в дирижабля имелся матерчатый баллонет. Оперение дирижабля (рули и стабилизаторы), расположенное на корме корпуса, имело очень малую рабочую площадь. Удлиненная гондола прикреплена к нижней части корпуса дирижабля.

Для продвижения дирижабля в воздухе Слейт в первый раз осуществил многократно предлагавшуюся изобретателями «тоннельную» совокупность: по оси дирижабля проходил сквозной туннель – труба круглого сечения. В ее отверстие в носовой части воздушное пространство засасывался сильным вентилятором, из кормового же финиша соответствующий вентилятор выбрасывал замечательную струю воздуха.

Реактивное воздействие данной силы струи и всасывающее воздействие переднего вентилятора в общем итоге ‘создавали поступательное перемещение судна. Но испытания с ним была неудачными, поскольку практически сразу после вывода дирижабля из эллинга лопнул шов оболочки в верхней части, и испытания были прекращены.

* * *

Первым настоящим цельнометаллическим дирижаблем был дирижабль совокупности К. Э. Циолковского. Одновременно с этим это был и первый железный дирижабль с изменяемым количеством. Каркас у дирижабля Циолковского отсутствует. Жесткость всей совокупности, нужная для преодоления, сопротивления воздуха при продвижении, создается за счет наличия внутреннего давления газа, которое возможно в известных пределах изменять в сторону понижения либо увеличения.

Достигается это методом принудительного трансформации количества железной оболочки при помощи стягивающей совокупности тросов. Оболочка складывается из двух прямых боковин (вертикальных стенок) из гофрированного узкого листового металла, причем волны гофрировки идут перпендикулярно продольной оси дирижабля. Эти стены соединены одним неспециализированным поясом из для того чтобы же гофрированного металла пара большей толщины.

Получается газовместилище, имеющее в поперечном разрезе прямоугольную форму, причем громадные прямые его стороны составляются боковинами, а меньшие – поясом. В случае если сейчас через трубку начать наполнение данной оболочки каким-либо газом, то ее стены (боковины) начнут раздуваться, выгибаясь наружу, а верхний и нижний пояса начнут сближаться. Верхний и нижний пояса возможно сближать и принудительным порядком, какой-либо стягивающей совокупностью.

Тогда соответствующим образом изменяется и сечение, а с ним и количество оболочки дирижабля. Эти главные изюминки и отличают дирижабль Циолковского от всех других систем.

Потому, что количество дирижабля возможно по мере необходимости увеличивать, дирижабль может до известных пределов, – согласно точки зрения К. Э. Циолковского, до 4 тыс. метров, – подниматься вверх, не производя газа, в то время как дирижабли всех остальных совокупностей должны производить излишек газа, когда его давление превысит установленную узкую норму. Помимо этого, цельнометаллические оболочки, конечно, в состоянии выдерживать намного большее давление, чем матерчатые.

Главные оболочки в дирижабле Циолковского сделаны из более толстого листового металла и помогают для подвешивания долгой гондолы, на которой укрепляется и мотор с пропеллером. Отходящие тёплые газы мотора смогут быть направлены в особую трубу, идущую на протяжении оболочки. Этим методом достигается подогрев газа, чем увеличивается его подъемная сила.

малая модель оболочки дирижабля Циолковского количеством в 12 кб. мтр. в исходном (ненадутом) состоянии

малая модель оболочки дирижабля Циолковского, наполненная газом и находящаяся под давлением

неспециализированный вид модели дирижабля Циолковского. В вырезе в передней стенке видна стягивающая совокупность

рулей оперения – и Крепления стабилизаторов – осуществляется в нескольких вариантах. Как же соединяются узкие страницы металла, из которых строится оболочка дирижабля Циолковского? Наилучшим методом этого соединения признана электросварка, причем ее способ был шепетильно проработан применительно к своеобразным требованиям железного дирижаблестроения.

Было использовано множество новейших изобретений советских техников и инженеров, давшее с позиций прочности и полной газонепроницаемости шва выдающиеся результаты. Большая часть этих изобретений используется на данный момент верфью Дирижаблестроя при изготовлении последней громадной модели дирижабля Циолковского количеством 1000 кубических метров. Модель изготовляется всецело из узких гофрированных полос нержавеющей стали, соединенных между собою электросваркой.

Так как электросварку приходится создавать в самых разнообразных случаях, спроектирован и выстроен последовательность остроумных приспособлений, воображающих очень важное достижение техники. На стыке гофрированных страниц стенок оболочки с основанием устроено шарнирное соединение, напоминающее простые дверные петли и сплошь закрытое гофрированными же продольными колпаками из узкой листовой нержавеющей стали.

По окончании изготовления данной громадной оболочки она будет подвергнута всесторонним опробованиям для выяснения всех ее качеств, прочности шва и многих вторых вопросов. На базе этих опробований будет производиться все постройка дирижабля и дальнейшее проектирование совокупности К. Э. Циолковского. Всеми этими работами Константин Эдуардович руководил лично до последнего дня собственной жизни.

источник: инж. Б. ВОРОБЬЕВ «Цельнометаллические дирижабли» «Техника-молодежи» 11/1935

Старинный немецкий трактор пашет плугом землю

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: